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2021-02-09T09:09:24Z

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Ein '''Gaskernreaktor''' ({{EnS|''Nuclear Gas Core Reactor''}} – NGCR) ist ein [[Kernreaktor]], bei dem der [[Kernbrennstoff]] in gasförmiger Form vorliegt. Ein solcher Reaktor ist bisher nicht über das Versuchsstadium hinausgekommen. Mögliche Anwendungen sind leistungsstarke [[Raketenmotor]]en für interplanetare Flüge sowie [[Kernkraftwerk]]e mit deutlich besserem [[Wirkungsgrad]] bei der Stromerzeugung.

== Raketenmotor ==
Bei dem Gaskernreaktor für [[Raumfahrzeug]]e wird der zu Gas verdampfte und verdichtete Uran-Brennstoff durch die [[Kernspaltung]] aufgeheizt. Das [[Plasma (Physik)|Plasma]] des Gaskerns wird durch [[Magnetismus|magnetischen Einschluss]] ähnlich wie beim [[Fusionsreaktor]] am Auseinanderfließen gehindert, während die Reaktionskammer geschützt wird. Dieser Gaskern wird nun von flüssigem [[Wasserstoff]] umströmt, dessen durch die Erhitzung aufgenommene Energie beim Ausströmen aus einer Düse zum Vortrieb genutzt wird. Mit einer solchen Anordnung, die aus Gründen der freigesetzten Radioaktivität nur im Weltraum betrieben werden kann, könnte ein sehr hoher [[spezifischer Impuls]] erzielt werden.

Im Oktober 2009 hat die russische Weltraumagentur [[Roskosmos]] angekündigt, eine bereits 1954 begonnene Entwicklung eines solchen Antriebs wieder aufzunehmen. Das Triebwerk nutzt hochangereichertes [[Uran]] in einer Plasma-Gasphase bei einem Druck von etwa 1.000 atm (100 [[MPa]]) und Temperaturen bis 70.000 Kelvin. Als Treibstoff soll [[Wasserstoff]] eingesetzt werden, ergänzt um Alkalimetalle wie Lithium, um den Energietransfer aus der Strahlung zu fördern.<ref>{{Webarchiv | url=http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMASM07_1064/PV2007_35.pdf | wayback=20070930203345 | text=Koroteev, Son: Development Nuclear Gas Core Reactor in Russia}} (PDF; 91 kB), 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting, Januar 2007</ref> Dabei sind Kosten von 17 Mrd. Rubel (580 Mio. Dollar) budgetiert. Das Triebwerk soll die Voraussetzungen für eine bemannte [[Marsmission]] herstellen.<ref> {{Webarchiv|text=dailytech.com: Russia is Developing Nuclear Fission Spaceship to Reach the Red Planet |url=http://www.dailytech.com/Russia+is+Developing+Nuclear+Fission+Spaceship+to+Reach+the+Red+Planet/article16662.htm |wayback=20170820162117 }}, 29. Oktober 2009</ref>

== Stromerzeugung ==
Ein Behälter, auf dessen Außenseite eine Spule umwickelt ist, wird hier mit gasförmigem [[Uranhexafluorid]] gefüllt, dessen [[Uran]] [[Uran-Anreicherung|angereichert]] ist. Die Anordnung wird bis knapp zur [[Kritische Masse|kritischen Masse]] gefüllt. Durch eine (zum Beispiel durch eine Knallkapsel) erzeugte [[Druckwelle]] wird an einer Stelle das Uranhexafluorid so stark komprimiert, dass eine [[Kettenreaktion (Kernphysik)|Kettenreaktion]] zustande kommt. Hierdurch entsteht an dieser Stelle eine große Hitze, die zur Ausdehnung des Uranhexafluorids führt. Da dieses nicht entweichen kann, kommt es an anderen Stellen zu Verdichtungen, an denen erneut eine Kettenreaktion zustande kommt. Das Ergebnis ist eine durch den Behälter wandernde [[Plasmawelle]]. Diese ist von magnetischen Feldern umgeben, die in der auf den Behälter aufgewickelten Spule eine Spannung induzieren. Der Wirkungsgrad dieser Anordnung beträgt ca. 20 Prozent.

Zur Kühlung der Reaktionskammer mit dem Uranhexafluorid und der Spule sind diese von einem Kühlmittel umströmt. Mit dem erhitzten Kühlmittel kann noch eine konventionelle thermische Stromerzeugung mit einem Wirkungsgrad von 35 %, ähnlich wie in heutigen [[Kernkraftwerk]]en, durchgeführt werden, so dass mit dieser Anordnung ein Wirkungsgrad von 48 % möglich wäre.

Da Uranhexafluorid chemisch sehr reaktiv ist, muss mit einer starken [[Korrosion]] der Bauteile gerechnet werden. Bis heute ist noch kein Reaktor nach diesem Schema gebaut worden.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
*Paul A. Czysz/Claudio Bruno: ''Future Spacecraft Propulsion Systems''. Praxis Publishing, Chichester 2006, ISBN 978-3-540-88813-0. S. 332ff.
*Brown, L.C. (2001). Direct Energy Conversion Fission Reactor: Annual Report For The Period August 15, 2000 Through September 30, 2001
*Knight, T. {{Webarchiv | url=http://www3.inspi.ufl.edu/icapp/program/abstracts/1174.html | wayback=20040907081509 | text=Shield Design for A Space Based Vapor Core Reactor}}

[[Kategorie:Reaktortyp]]
[[Kategorie:Nuklearantrieb (Raumfahrt)]]

Gaskernreaktor - Versionsgeschichte

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